Comunicação entre vírus

No texto de hoje vou falar sobre um trabalho publicado em janeiro de 2017 que tem como tema principal a interação de vírus (bacteriófagos) com seus hospedeiros (bactérias). O trabalho teve início quando os autores resolveram procurar por moléculas bacterianas que serviriam de alerta para presença dos vírus, já que a hipótese original era que bactérias infectadas poderiam liberar algum tipo de sinalizador no meio que serviria como aviso para bactérias não infectadas de que haveriam vírus por ali. Depois dos primeiros experimentos foi visto que estas supostas moléculas bacterianas não existiam neste contexto, mas algo ainda mais surpreendente foi encontrado! Resolvi escrever sobre isto por dois motivos: primeiro porque o trabalho é muito interessante e gera novas ideias para quem gosta de vírus e biologia em geral, e segundo porque ele não é tão diferente do que tenho feito ultimamente em um dos meus projetos (guardadas as proporções dos modelos utilizados e hipóteses).

Então antes de qualquer coisa: vocês devem ter reparado que mencionei acima a busca por moléculas bacterianas que serviriam para transmitir avisos entre elas. Em outras palavras, um sistema de comunicação química entre microrganismos. Comunicação pode ser definida como “… troca de informação por fala, escrita, ou uso de outro meio[1], então se uma bactéria envia sinais moleculares para avisar outra sobre alguma situação está havendo algum tipo de comunicação entre elas. Comunicação entre microrganismos pode até parecer um fenômeno difícil de acreditar, mas ocorre em vários grupos de bactérias e é chamado de quorum sensing. O quorum sensing bacteriano regula processos cooperativos diversos como produção de luz em simbiontes, migração de bactérias aquáticas, formação de biofilme, produção de fatores de virulência, secreção de enzimas e até mesmo proteção contra bacteriófagos [2,3]. De uma forma bem simplificada, o quorum sensing funciona assim: pequenas moléculas são produzidas e secretadas pelas bactérias, indo para meio ambiente e sendo difundidas, degradadas ou reabsorvidas por elas. Quanto mais bactérias presentes mais moléculas sinalizadoras são produzidas ao mesmo tempo, o que aumenta a chance delas serem reabsorvidas em grande quantidade. Quando estas moléculas atingem uma concentração crítica dentro das células elas passam a ativar (ou desativar) funções celulares que regulam os processos mencionados acima [2]. Então de uma forma geral o quorum sensing bacteriano permite que bactérias ajustem seu comportamento de acordo com a densidade populacional de suas comunidades, sincronizando respostas biológicas de acordo com o número de indivíduos presentes.

Voltando agora para o assunto do artigo mencionado no primeiro parágrafo: no trabalho foram utilizadas bactérias da espécie Bacillus subtilis e o bacteriófago phi3T (Figura 1), capaz de infectá-las. Estas bactérias são utilizadas em laboratórios (de modelo experimental para bactérias gram positivas a doadoras de genes para milho transgênico resistente à seca) e são encontradas na natureza como parte da microbiota do solo e do intestino humano [4]. Já estes vírus são conhecidos há muito tempo, possuem aquela estrutura complexa tradicional de muitos bacteriófagos (Figura 1) e quando infectam uma bactéria podem tomar dois caminhos distintos: lise ou lisogenia [5]. A lise é o resultado de uma infecção produtiva onde o vírus encontra seu alvo, injeta seu genoma na célula, passa por todas as etapas necessárias de replicação e termina destruindo a célula infectada para liberação de várias partículas virais. Já a lisogenia ocorre quando o vírus encontra seu alvo, injeta seu genoma na célula e, ao invés do genoma passar pelas etapas necessárias para produção de novos vírus, ele é inserido no genoma bacteriano e passa a fazer parte do material genético do hospedeiro. Quando a lisogenia ocorre a célula bacteriana não morre e novos vírus não são produzidos, então a bactéria pode continuar se multiplicando dando origem a novas bactérias que carregam o genoma do vírus. Após varias gerações ou certos estímulos, como stress ambiental ou falta de nutrientes, o DNA viral inserido no genoma bacteriano pode ser reativado para dar inicio a infecções líticas. A regulação destes processos (tanto lise/lisogenia quanto reativação de lisogênicos) não é completamente conhecida ainda, e decisões probabilísticas influenciadas pelo estado nutricional da célula e número de partículas são consideradas importantes [6].

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Figura 1: Imagens e representações esquemáticas do vírus phi3T (A e B) e da bactéria Bacillus subtilis (C a E). Em A uma representação esquemática da morfologia da partícula viral e em B uma imagem de microscopia eletrônica mostrando algumas partículas reais. Em C colônias de B. subtilis (cada uma com poucos milímetros de diâmetro). Em D B. subtilis corados pela coloração de gram (a barra de escala representa 0.00001 metros).  Em E uma imagem de microscopia eletrônica mostrando o corte de um B. subtilis (a barra de escala representa 0.0000002 metros).

Créditos das imagens:

A) http://viralzone.expasy.org/all_by_protein/790.html

B) https://www.unil.ch/dmf/en/home/menuinst/research-units/moreillon/former-collaborators/vladimir-lazarevic.html

C)https://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_subtilis#/media/File:Bacillus_subtilis_colonies.jpg

D) https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49528

E) https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4487608

Para procurar por moléculas de comunicação entre bactérias os pesquisadores infectaram culturas de Bacillus subtilis com phi3T, esperaram algumas horas e depois filtraram as culturas. Fazendo isto eles removeram todas as bactérias e todos os vírus presentes, ficando apenas com o meio de cultura condicionado (contendo pequenas moléculas produzidas durante a interação do vírus com o hospedeiro). Este meio condicionado foi então adicionado a novas culturas de bactérias com vírus, e o que se viu foi que ele protegia as células bacterianas da infecção (havia mais células vivas nas culturas com meio condicionado do que nas culturas controle). Outros experimentos mostraram que o componente do meio condicionado responsável pela proteção das bactérias era um pequeno peptídeo (molécula proteica), e que as bactérias protegidas estavam passando por infecções lisogênicas no lugar de infecções líticas. Ou seja: de alguma forma bactérias infectadas liberam peptídeos que, ao serem absorvidos por bactérias não infectadas, as protegem de uma infecção lítica (e consequentemente da morte) por favorecer o acontecimento de infecções lisogênicas [7,8]. A princípio isto pode parecer exatamente o que se estava procurando (sinais de perigo emitidos por células infectadas), mas a grande surpresa foi a origem deste pequeno peptídeo que favorece as infecções lisogênicas. Ao se buscar pela origem do peptídeo descobriu-se que ele não era bacteriano, mas sim codificado pelo próprio vírus!

O fago phi3T já era conhecido há mais de 40 anos mas até então não havia sido completamente sequenciado (o que mostra o tão pouco que sabemos sobre vírus, mesmo dos que já conhecemos há muito tempo). Neste trabalho o genoma foi sequenciado, resultando em uma sequência de 128.000 bases (A-T-C-G, componentes do DNA) com um total de 201 genes preditos. Utilizando bioinformática, os pesquisadores descobriram que três destes 201 genes possuíam peptídeo-sinal (indicação que seus produtos são secretados ou localizados na membrana), e dentre estes três um era semelhante a um gene usado em quorum sensing de Bacillus. Este gene codifica uma proteína que quando processada resulta em um pequeno peptídeo com a sequência de aminoácidos SAIRGA (serina-alanina-isoleucina-arginina-glicina-alanina, componentes de proteínas). Análises de espectrometria de massa mostraram que o peptídeo SAIRGA é encontrado em grande quantidade em amostras infectadas, e quando ele foi sintetizado e adicionado a culturas de bactérias infectadas se mostrou que ele é o responsável por favorecer a lisogenia protegendo as bactérias de lise e morte de forma dose-dependente [8]. Resumindo: durante uma infecção de Bacillus por phi3T um pequeno peptídeo de sequencia SAIRGA codificado pelo genoma viral é produzido e se acumula no meio. Ao atingir doses elevadas, ele atua favorecendo o desenvolvimento de infecções lisogênicas, influenciando então na “decisão” viral entre lise ou lisogenia. De uma certa forma ele serve como um meio de comunicação entre gerações passadas com a geração atual de vírus, deixando claro que já houveram muitas infecções líticas e morte bacteriana no passado. Por causa desta influencia na decisão entre lise e lisogenia, o peptídeo foi chamado de arbitrum (palavra em latim que significa decisão).

Análises mais detalhadas do mecanismo por trás da comunicação por arbitrum mostraram que ele depende de três genes virais. Um que codifica o peptídeo arbitrum (aimP); outro que codifica uma proteína que se liga ao arbitrum e que também é  capaz de se ligar ao DNA viral (aimR) se não estiver com arbitrum por perto; e um terceiro gene (aimX) que é ativado quando aimR está ligado ao DNA. O que acontece em uma infecção então é: aimR é produzido e por não existir arbitrum no interior da célula ela se liga ao DNA viral e ativa o gene aimX (que tem como função inibir a lisogenia ou promover infecções líticas). O gene aimP também é produzido, secretado e no exterior das células o peptídeo arbitrum vai se acumulando. Então durante os primeiros ciclos de infecção arbitrum vai se acumulando e existe uma tendência para que ocorram infecções líticas por causa da atividade de aimX. Entretanto, com o passar do tempo a quantidade de arbitrum atinge níveis críticos que passam a se ligar a aimR o fazendo soltar do DNA viral, o que inibe a produção de aimX e consequentemente inibe a tendência em ocorrer infecções líticas [8]. A partir deste momento, quando muito arbitrum está presente no meio e muitas bactérias já morreram, a tendência passa a ser infecções lisogênicas, o que não mata mais bactérias e garante que a população de hospedeiros não seja extinta (nem a população do vírus, que permanece inserido no genoma bacteriano). Foi mostrado que o sistema descrito acima não é o único determinante para decisão entre lise e lisogenia, já que a taxa de lisogenia é de 18% sem arbitrum e passa a ser de 48% com ele. Portanto, o sistema serve para otimizar esta decisão de acordo com a quantidade de infecções passadas, mas ainda depende de fatores estocásticos (aleatórios) e outros ainda desconhecidos.

Este é o primeiro sistema de comunicação entre vírus descrito. Não é difícil imaginar as pressões seletivas que o fizeram surgir evolutivamente. Primeiramente os genes envolvidos se assemelham a sistemas de comunicação entre os hospedeiros do vírus, então existe a chance de terem sido adquiridos por transmissão gênica horizontal e modificados (apesar de poderem ter aparecido independentemente também, o que não é raro, como no caso de sistemas mais complexos como olhos em animais [9]). Quando uma população susceptível de hospedeiros é encontrada, um vírus se beneficia ao infectar e matar estes hospedeiros eficientemente, deixando uma grande quantidade de progênie. Entretanto, se todos os hospedeiros forem mortos, existe a chance do vírus também se extinguir caso não existam outras populações susceptíveis por perto. Sinais que mostrem para o vírus que já houve muita morte de hospedeiros por perto e que ao mesmo tempo limitem a destruição causada pelas infecções podem ajudar a manter os hospedeiros (e consequentemente os vírus) vivos. No caso do sistema arbitrum o que acontece é que uma população viral com tendência a infecções líticas passa a ter tendências lisogênicas quando já houve muita morte de hospedeiros no passado, tornando o vírus dormente e deixando a população de hospedeiros se recuperar antes dos próximos eventos líticos.

Análises de bioinformática encontraram sistemas similares ao sistema arbitrum em 112 outros vírus, todos também relacionados a bactérias do gênero Bacillus, cada um com sua sequencia peptídica única. Ou seja: cada vírus tem seu próprio peptídeo para comunicação o que torna os sinais específicos, como se cada um estivesse transmitindo em frequências diferentes e só captando o que foi emitido por seus similares. O fato deste sistema não ter sido encontrado em outros vírus não significa que eles não possuam formas de comunicação. Significa apenas que os sistemas podem ser diferentes e portanto precisam ser procurados com mais cuidado. Moléculas pequenas como o arbitrum são normalmente perdidas nos métodos tradicionais de análises biológicas, e os vírus possuem uma quantidade enorme de material genético com função ainda desconhecida [10]. Então é muito provável que novos sistemas de comunicação serão encontrados no futuro no meio de toda esta matéria negra viral (sequências com função desconhecida). Sistemas estes que regulem os processos de lise ou lisogenia e também muitos outros processos não relacionados a eles, em vírus ambientais, bacteriófagos e até mesmo em vírus que causam doenças em humanos.

As possíveis aplicações para o conhecimento de sistemas de comunicação viral são muitas. No caso de bacteriófagos existe a possibilidade de se modular a frequência de lise ou lisogenia, e isto pode ser explorado em processos biotecnológicos que usem fagos e até mesmo para saúde. Por exemplo: este tipo de comunicação pode ser utilizado para se otimizar ou controlar processos de fagoterapia (uso de fagos para tratamento de doenças bacterianas, seja em pacientes ou em produtos). Vírus mutantes com aplicação biotecnológica podem ser produzidos com sistemas de comunicação modificados ou deletados, resultando em vírus com atividades biológicas alteradas.  Existe também a possibilidade de doenças virais humanas serem controladas por mecanismos similares, como em casos onde a quantidade de células mortas por ciclos anteriores possa ser “sentida” através mediadores químicos virais, regulando a forma em como o vírus vai se comportar nos próximos ciclos de infecção. Ou até mesmo a regulação de processos que envolvam decisão entre infecções produtivas e a integração de HIV (quando o vírus insere seu genoma em células humanas, de forma parecida com a lisogenia de fagos) ou a latência de Herpesvirus (quando o vírus fica presente nas células humanas sem se replicar, podendo reaparecer anos depois). Caso existam sistemas de comunicação viral envolvidos nestes processos o potencial biotecnológico e clínico é enorme, e seu estudo resultaria em melhor entendimento das doenças e em novos métodos para tratamento. Afinal sistemas de comunicação quando conhecidos podem ser explorados, e problemas de comunicação quando gerados trazem complicações para quem está se comunicando [11].

O que acharam do texto? Dúvidas, críticas ou sugestões? Comentem abaixo que responderemos!

Referências:

[1] https://www.google.fi/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=communication

[2] https://academic.oup.com/femsre/article-lookup/doi/10.1093/femsre/fuw038

[3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3624510/

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_subtilis

[5] http://viralzone.expasy.org/all_by_protein/790.html

[6] http://www.nature.com/nrmicro/journal/v13/n10/full/nrmicro3527.html

[7] http://www.nature.com/news/do-you-speak-virus-phages-caught-sending-chemical-messages-1.21313

[8] http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21049.html

[9] https://www.amazon.co.uk/Climbing-Mount-Improbable-Richard-Dawkins/dp/0141026170

[10] https://elifesciences.org/content/4/e08490

[11] https://en.wikipedia.org/wiki/Communication_Breakdown

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Os vírus também são capazes de nos proteger?

Vírus. Uma busca rápida por este termo no Google nos leva a várias paginas sobre doenças. Já no Google Imagens, vemos várias partículas estranhas, símbolos de risco biológico, caricaturas de partículas malvadas e até mesmo um zumbi (Figura 1)! A primeira frase sobre vírus na Wikipedia é “Vírus (do latim virus, “veneno” ou “toxina”) são pequenos agentes infecciosos…[1]. Veneno, doenças, risco biológico, pouca informação, zumbis… juntando isto tudo podemos até pensar que nada de bom pode vir deles.  Entretanto, cada vez mais temos visto que os vírus são não apenas cruciais para a manutenção na vida no planeta como também podem atuar de forma benéfica em outros organismos [2]. Os exemplos disto são vários, e serão tema de vários textos que pretendo divulgar por aqui. Vou começar falando em como vários animais, incluindo nós, humanos, naturalmente usam vírus para se defender de infecções bacterianas.

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Figura 1: Resultado de uma busca no Google Imagens pela palavra-chave “vírus”. Busca feita no dia 05 de abril de 2016 às 13:47.

Mas primeiro vamos voltar aos vírus. Porque temos este preconceito contra eles? Acredito que o primeiro motivo seja porque eles são em sua essência parasitas. Eles precisam infectar um organismo vivo para se multiplicar uma vez que não possuem suas próprias maquinarias celulares. E isto, obviamente, resulta em doenças e demais problemas para o organismo infectado. O segundo motivo é a forma como aprendemos sobre eles.  Nossas escolas mal nos ensinam sobre vírus, e mesmo nos cursos superiores da área biológica não aprendemos muito bem sobre eles. Talvez seja porque o assunto é aparentemente mais complicado do que o resto da microbiologia, já que requer um conhecimento de outras áreas para realmente ser compreendido (diferente do tradicional decorar qual vírus causa qual doença). Ou pode ser por causa do foco dos cursos, do preparo dos professores… mas esses são temas polêmicos que podem virar assunto de outra postagem no futuro (Figura 2).

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Figura 2: Imagem de um professor e seus alunos no filme The Wall (Pink Floyd), 1982. Mas como eu disse, isto é assunto para outra hora. Fonte: http://www.imdb.com/title/tt0084503/

Sabemos que o mundo está coberto por micróbios. Bactérias, fungos, protozoários… onde quer que os procuremos, eles são achados.  Das palmas das nossas mãos aos abismos oceânicos. Mas e os vírus? Mais recentemente, com o uso de técnicas genômicas, pesquisadores começaram a avaliar a diversidade genética dos mais variados ambientes sem a necessidade de cultivar os organismos que vivem ali. E os dados foram surpreendentes: além de vários novos organismos encontrados, ficou claro que a maior parte das sequências ambientais são derivadas de vírus. E a grande maioria deles nunca antes vista [3]! Mas deixem o antropocentrismo de lado e parem de pensar que todos estes vírus são potenciais causadores de doenças para humanos. Na verdade a maior parte deles são bacteriófagos, vírus que infectam bactérias. A proporção de vírus por bactéria no ambiente é tão grande que hoje sabemos que eles são os organismos mais abundantes do planeta [3,4]!!! Mas, o que isso tem a ver com o papel benéfico dos vírus?

Pesquisadores da Universidade da Califórnia se interessaram em avaliar a proporção entre bacteriófagos e bactérias em amostras de vários ambientes, e compararam esta proporção com a presente no muco de animais que vivem neles. Porque no muco? Porque é através das superfícies mucosas que animais tem contato com seus ambientes, e é atravessando a camada de muco que muitos microrganismos patogênicos invadem seus hospedeiros. Estas superfícies são variadas, como por exemplo a pele dos peixes ou nossos tratos respiratórios e digestivos [5]. Já se sabia que as mucosas não são estéreis e que uma infinidade de microrganismos vivem em suas camadas superiores, mas ninguém, até então, tinha comparado a quantidade de microrganismos das mucosas de organismos diferentes com a de seus habitats. Foram comparadas amostras de muco de anêmonas do mar, corais, poliquetas, peixes, cavidade oral de humanos e intestinos de camundongos com amostras de seus respectivos ambientes. Após contagem do número total de bactérias e do número total de vírus, se descobriu que existem muito mais vírus por bactéria nas amostras de muco do que nas amostras do ambiente que as cerca. O fato de encontrar proporcionalmente mais vírus nas camadas de muco, em todas as amostras testadas, mostrou que isto não era simples coincidência. Para tentar entender este achado, os pesquisadores começaram a estudar a interação de bacteriófagos com muco em laboratório. Eles descobriram que estes vírus possuem domínios moleculares em suas estruturas capazes de se ligar a componentes do muco, o que explica sua tendência de serem encontrados em maior número nas mucosas. Eles então testaram a capacidade de vírus imersos no muco em infectar bactérias, e mostraram que células revestidas de muco contendo fagos se tornam mais protegidas contra uma subsequente infecção bacteriana. Juntando tudo isto foi possível chegar a três principais conclusões:

  1. Bacteriófagos são ainda mais numerosos nas superfícies mucosas do que no ambiente que as cerca;
  2. Características moleculares tornam as partículas destes vírus capazes de se ligar ao muco;
  3. E a presença de bacteriófagos no muco é capaz de proteger células revestidas por ele contra uma infecção bacteriana.

Baseando-se nestas observações e nos resultados de laboratório, os responsáveis pela pesquisa propuseram um modelo chamado de BAM (Bacteriophage Adherence to Mucus, aderência de bacteriófagos ao muco, em português), mostrado na Figura 3. As camadas de muco encontradas nas superfícies mucosas são consideradas parte do nosso sistema de defesa, por fornecerem uma barreira física e bioquímica contra infecções. De acordo com o modelo proposto, a aderência de bacteriófagos às superfícies mucosas resulta em um novo tipo de defesa antimicrobiana, esta de origem viral e independente do organismo onde as mucosas se encontram.  Isto pode ser considerado, então, um exemplo bem peculiar, e importante, de simbiose entre metazoários (animais) e vírus. Os animais gastam energia para produção de muco e seus componentes, que tem como principais funções revestir e proteger suas mucosas. Os bacteriófagos se aderem ao muco onde têm maiores chances de encontrar seus hospedeiros naturais (bactérias atraídas pelas superfícies mucosas). Ao encontrá-las, os bacteriófagos se multiplicam e matam as bactérias, protegendo indiretamente o produtor de muco de eventuais infecções. Obviamente, a situação real é muito mais complexa, envolvendo inúmeras espécies de bacteriófagos e de bactérias (patogênicas ou não), e tem a forte influencia da dinâmica de produção e renovação da camada mucosa. Mas este estudo abriu a porta para muitos outros, que estão em andamento e trarão resultados ainda mais surpreendentes.

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Figura 3: Representação esquemática do modelo BAM, proposto por Barr e colaboradores: 1- Células epiteliais secretam muco; 2- Fagos aderem ao mugo através de domínios moleculares parecidos com anticorpos; 3- Fagos aderentes formam uma camada antimicrobiana; 4- Fagos aderidos ao muco têm chance aumentada de sucesso replicativo; 5- Bactérias e fagos estão espalhadas no muco. Reproduzido a partir do artigo original (referência 6 deste texto).

Espero que este primeiro exemplo tenha ficado claro, e que vocês tenham percebido que tudo depende do ponto de vista. Se fossemos bactérias patogênicas tentando invadir a mucosa de um hospedeiro, e ao chegar lá encontrássemos uma barreira de bacteriófagos prontos para nos infectar, certamente iriamos manter a visão simplista de que vírus são apenas nocivos. Mas, como conseguimos ver por diferentes ângulos, devemos começar a pensar que vírus podem ser mais do que apenas causadores de doenças. E que, observando de forma mais ampla as interações entre os seres vivos e deles com seu ambiente, os vírus são tão importantes quanto qualquer outro organismo para a biosfera.

O que acharam do texto? Conhecem mais algum exemplo de vírus agindo de forma benéfica com outros organismos? Tiveram alguma dúvida ou querem saber mais sobre outro assunto? Basta comentar aqui que responderemos!


Referências Bibliográficas:

  1. https://pt.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADrus ; (05/04/2016)
  2. The good viruses: viral mutualistic symbioses. Marilyn J. Roossinck. Nature Reviews Microbiology. 2011.
  3. Marine viruses–major players in the global ecosystem. Suttle CA. Nature Reviews Microbiology. 2007.
  4. Innate and adaptive immunity in bacteria: mechanisms of programmed genetic variation to fight bacteriophages. Bikard, D. and Marraffini, LA. Current Opinions in Immunology. 2012.
  5. Mucin dynamics and enteric pathogens Michael A. McGuckin, Sara K. Lindén, Philip Sutton and Timothy H. Florin. Nature Reviews Microbiology. 2011.
  6. Bacteriophage adhering to mucus provide a non–host-derived immunity. Jeremy J. Barra,, Rita Auroa, Mike Furlana, Katrine L. Whitesona, Marcella L. Erbb, Joe Poglianob, Aleksandr Stotlanda, Roland Wolkowicza, Andrew S. Cuttinga, Kelly S. Dorana, Peter Salamonc, Merry Youled, and Forest Rohwera. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013.

A história por trás do Zika vírus

Talvez seja muito clichê que o tema do primeiro post do blog seja sobre o Zika vírus. Contudo, dada a importância do tema e quantidade gigantesca de boatos relacionados aos casos de microcefalia que têm surgido, um esclarecimento maior do assunto se faz necessário. Façamos, então, uma breve introdução sobre o que é o Zika vírus, suas origens, como é transmitido e como ele passou de um agente infeccioso virtualmente desconhecido para o causador da mais recente pandemia.

O vírus causador da Zika foi isolado, pela primeira vez, de amostras de sangue de macacos Rhesus (Macaca mulatta) durante uma expedição promovida por cientistas britânicos e americanos na tentativa de isolar amostras do Vírus da Febre Amarela na Floresta de Zika, em Uganda, no ano de 1947. Ao vírus isolado de um destes macacos deu-se o nome de Zika vírus 766 (Zika em relação à floresta e 766 relativo à numeração do espécime do qual o vírus foi isolado) [1].

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Entrada da Floresta de Zika, em Uganda, local de isolamento da primeira amostra contendo o Zika vírus no sangue de Macacos Rhesus contaminados. Fonte: http://i.ndtvimg.com/

Na década de 1950, foi reportado que este vírus podia ser transmitido através da picada de mosquitos e, pela primeira vez, que era capaz também de infectar seres humanos, causando alguns sintomas muito semelhantes àqueles encontradas para a Febre Amarela, como a presença de febre e icterícia [2]. Nos quase 60 anos que se seguiram à primeira notificação de que o Zika vírus era capaz de infectar seres humanos poucos casos de novos eventos de infecção na nossa espécie foram registrados na literatura científica, como os que ocorreram na Nigéria (1971), em Serra Leoa (1972) e na Malásia (1969), sendo este último o primeiro registro de contaminação fora do continente africano [1].

Embora tenha passado quase despercebido, o salto do Zika vírus do continente africano para a Ásia em 1969 foi crucial para que sua disseminação começasse a partir dos anos 2000. De fato, em 2007, cerca de 74% da população da pequena Ilha Yap, localizada no Oceano Pacífico, apresentou fortes indícios de infecção por este vírus em testes de laboratório. Em seguida, o vírus se espalhou para as Filipinas (2012) e de lá para a Polinésia Francesa (2013), onde uma grande epidemia de Zika foi registrada, o que acabou ajudando na obtenção de uma importante informação: modificações nos genes do vírus fizeram com que ele tivesse evoluído e dado origem a uma nova linhagem. Esta nova variação do vírus, denominada de linhagem Asiática, teria se originado a partir da linhagem Africana, a primeira a ser isolada em 1947. É interessante notar que, depois do surto na Polinésia Francesa em 2013, o vírus da Zika chegou rapidamente ao continente americano, primeiro na Ilha de Páscoa (2014) e posteriormente no Brasil em 2015, onde acredita-se que o vírus tenha chegado por meio de viajantes infectados da Polinésia Francesa durante a Copa do Mundo [1]. A partir daí, o vírus espalhou-se pelas Américas, totalizando mais de 35 países em todo o planeta com casos registrados da doença [3].

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Países no qual a transmissão do Zika vírus foi identificada, com destaque para a grande quantidades de países localizados na América Latina (em roxo). Fonte: CDC/EUA.

No Brasil, o vírus da Zika é transmitido por mosquitos da espécie Aedes aegypti, o mesmo que atua como vetor para outras doenças, como a Febre Amarela, a Dengue e a Febre Chikungunya. As estimativas atuais da Organização Pan-Americana da Saúde dão conta de que aproximadamente 1,3 milhão de pessoas já foram infectadas pelo Zika vírus. Contudo, a identificação precisa de todos estes casos é muitas vezes problemática; em primeiro lugar, a grande maioria dos casos (mais ou menos 80%) é assintomática (ou seja, não há manifestações de sintomas) e quando existem, eles são bastante semelhantes àqueles da dengue (febre, vermelhidão, coceira, dores articulares). Além disso, testes rápidos, altamente precisos e baratos para o diagnóstico diferencial do Zika vírus (que é “aparentado” com os vírus da Dengue e da Febre Amarela) não estão disponíveis;  assim, apenas alguns poucos centros especializados possuem os recursos necessários para a realização do diagnóstico [1].

O que tem chamado a atenção da imprensa mundial, no entanto, não é a similaridade dos sintomas da Zika com aqueles descritos para a Dengue, mas sim os possíveis efeitos que a infecção pelo Zika vírus pode causar no sistema nervoso dos pacientes contaminados e, principalmente, no cérebro dos fetos de gestantes que contraíram a doença. Em adultos, os sintomas neurológicos mais comumente associados à infecção pelo Zika vírus é a Síndrome de Guillan-Barré, que já foi identificada em pacientes infectados na Polinésia Francesa (durante o surto de 2013) e, mais recentemente, em países da América Latina (para mais informações a respeito desta síndrome, clique aqui). Enquanto isso, em recém-nascidos têm sido sugerida uma relação entre os casos de Zika vírus identificados com um aumento na notificação de casos de microcefalia [1, 4, 5].

O Ministério da Saúde do Brasil (MS) sugeriu inicialmente essa relação com base nos dados oficiais de casos de microcefalia que foram reportados desde de 2010 até hoje. De fato, entre 2010 e 2014 foram reportados oficialmente pelo MS menos de 200 casos de microcefalia anualmente em todo território brasileiro. No entanto, em 2015 e até o dia 13 de fevereiro de 2016, 5280 casos suspeitos de microcefalia e/ou outras mal-formações do cérebro causadas por possíveis infecções congênitas (da mãe para o feto) foram notificadas ao MS. Destes, 508 casos foram confirmados, enquanto outros 3935 ainda aguardam investigações. Dentre os casos de microcefalia confirmados, exames laboratoriais apontaram que, em mais de 40 casos, os recém-nascidos foram positivos para infecção pelo Zika vírus.

Até o presente momento, no entanto, não existe 100% de certeza de que o Zika vírus seja realmente o responsável pelo surto de microcefalia, ao ponto que, em reportagem publicada no jornal Folha de São Paulo, há um questionamento por parte da Organização Mundial da Saúde (OMS) da certeza dada pelo Ministério da Saúde de que estes casos teriam relação com a infecção pelo Zika vírus, já que o número de casos de microcefalia notificados nos anos anteriores no Brasil estariam subestimados. Diante disso, alguns pesquisadores ainda encontram-se céticos a este respeito, afirmando que mais estudos são necessários para que haja esta confirmação e que fatores externos, como a subnotificação por parte do MS e outros fatores socioeconômicos possam, também, explicar o aumento na notificação dos casos de má-formações congênitas.

Não obstante, artigos científicos publicados recentemente forneceram fortes evidências de que o Zika vírus pode estar, de fato, implicado com o aumento significativo nas notificações dos casos de microcefalia que estão ocorrendo no nosso país. Em um destes estudos, conduzido no CDC/EUA, surgiram evidências de que o vírus tenha sido capaz de infectar o cérebro e a placenta de dois recém-nascidos e outros dois fetos de mães que sofreram aborto espontâneo [6]. Em seguida, dois estudos produzidos pelo grupo da pesquisadora Ana Maria B. de Filippis, da FIOCRUZ/RJ, demonstraram a presença do Zika vírus no líquido amniótico de grávidas que apresentaram, durante a gestação, sintomas de infecção pelo Zika [7]. Além disso, exames de ultrassom mostraram que os fetos destas gestantes apresentavam fortes indícios de microcefalia [8].

Talvez o estudo mais importante que tenha fornecido a melhor evidência a favor do Zika vírus como agente causador da microcefalia em bebês seja o trabalho publicado no New England Journal of Medicine [9]. Neste artigo, os pesquisadores conseguiram demonstrar, por meio de autópsia do cérebro do feto de uma gestante que teria se contaminado com o vírus em Natal, não somente a existência clara da microcefalia, mas também a existência do Zika vírus no cérebro deste indivíduo. E mais: análises da história evolutiva deste vírus mostraram que as amostras de Zika encontradas no Brasil estariam mais “aparentadas” com a linhagem Asiática, indicando que as mudanças sofridas pelos genes do vírus ao longo dos últimos 50 anos podem ter sido essenciais para que o Zika pudesse se tornar mais perigoso aos seres humanos.

Por fim, outros dois estudos mostraram, em experimentos realizados apenas com neurônios e “pequenos cérebros” produzidos em laboratório (os chamados experimentos in vitro), que o Zika vírus é capaz de impedir o crescimento dos neurônios, além de matá-los [10]. Já no estudo com estes “pequenos cérebros”, conduzidos pelo Prof. Stevens Rehen da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), seu grupo conseguiu demonstrar que estes organóides (pois não são cérebros de verdade) ficavam menores quando infectados pelo vírus [11].

Embora estes trabalhos não confirmem com 100% a relação entre o Zika vírus e o aumento na notificação de microcefalia no Brasil, eles fornecem indícios muito fortes de que este seja, de fato, o caso. É bem possível que, muito em breve, uma confirmação concreta desta relação seja estabelecida.

Em adição, estas pesquisas ajudam a derrubar uma série de boatos que surgiram na internet como sendo a possível causa do aumento nas notificações de microcefalia. Um deles afirmava que a causa da microcefalia seria um lote vencido da vacina contra a Rubéola administrada em gestantes. Mas ao que parece, as pessoas que ajudaram a difundir esta história esqueceram-se de verificar que, segundo recomendações do Ministério da Saúde e da OMS, grávidas NÃO PODEM SER VACINADAS CONTRA A RUBÉOLA, em hipótese alguma (para ler mais sobre o assunto, clique aqui).

Outro boato levantou a ideia de que mosquitos machos da espécie Aedes aegypti, que foram geneticamente modificados, seriam os responsáveis pelos casos de microcefalia. Novamente, as informações não possuíam nenhum fundamento; primeiro porque os mosquitos que picam os seres humanos são as fêmeas; segundo, pois os machos transgênicos de Aedes serviam, na verdade, a um nobre propósito. Estes mosquitos, ao cruzarem com as fêmeas, geram larvas do mosquito que são inviáveis, não conseguindo se desenvolver em mosquitos adultos. Logo, esta se trata de uma estratégia (ainda em fase de testes) de COMBATE AO MOSQUITO DA DENGUE, ZIKA E CHIKUNGUNYA (para ler mais sobre este boato, clique aqui).

Esperamos que as informações apresentadas no nosso primeiro post sejam úteis para que vocês, nossos queridos leitores, possam saber um pouquinho sobre a história do Zika vírus e o que tem sido feito atualmente pelos cientistas para compreender melhor quais as manifestações que este vírus causa nas pessoas que se tornam infectadas. Em especial, os cientistas tem focado em verificar se há, de fato, alguma relação entre a infecção pelo Zika e a ocorrência de microcefalia. Com certeza, existem muitas novidades a serem descobertas pelos pesquisadores nos próximos meses e que podem nos ajudar a compreender um pouquinho melhor os mecanismos desta doença.

Enquanto isso, não se esqueçam de fazer a sua parte. Como não existem vacinas, nem tratamentos específicos contra Zika, Dengue e Chikungunya, a melhor estratégia para evitar tais doenças ainda é a prevenção. Por isso, não deixem água parada em pneus, garrafas, latas, pratinhos de planta e não se esqueçam de sempre verificar se a caixa d’água está bem tampada. Além do mais, crie o hábito de passar repelente sempre durante o período do dia, que é o preferido pelo Aedes aegypti para se alimentar do sangue das pessoas.


Referências Bibliográficas para aqueles que desejam aprofundar-se no estudo sobre Zika vírus

Observação: As referências listadas exigem um alto grau de conhecimento para serem compreendidas, por conter linguagem técnica e estar em inglês.

[1] – CHANG, C. et al. The Zika outbreak of the 21st century. Journal of Autoimmunity, p. 1–13, 2016.
[2] – MACNAMARA, F. N. ZIKA VIRUS: A REPORT ON THREE CASES OF HUMAN INFECTION DURING AN EPIDEMIC OF JAUNDICE IN NIGERIA. TRANSACTIONS OF THE ROYAL SOCIETY OF TROPICAL MEDICINE AND HYGIENIE, v. 48, n. 2, p. 139–145, 1954.
[3] – BURKE, R. M. et al. Zika virus infection during pregnancy: what, where, and why? British Journal of General Practice, v. 66, n. 644, p. 122–123, 2016.
[4] – LUPTON, K. Zika virus disease: a public health emergency of international concern. British Journal of Nursing, v. 25, n. 4, p. 199–202, 2016.
[5] – BASARAB, M. et al. Zika virus. Bmj, v. 352, p. 1–7, 2016.
[6] – MARTINES, R. B. et al. Evidence of Zika Virus Infection in Brain and Placental Tissues from Two Congenitally Infected Newborns and Two Fetal Losses — Brazil, 2015. Morbidity and Mortality Weekly Report, v. 65, n. 6, p. 159–160, 2016.
[7] – CALVET, G. et al. Case Report of detection of Zika virus genome in amniotic fluid of affected fetuses: association with microcephaly outbreak in Brazil. Lancet Infectious Diseases, p. 1–8, 2016.
[8] – OLIVEIRA MELO, A. S. et al. Zika virus intrauterine infection causes fetal brain abnormality and microcephaly: Tip of the iceberg? Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, v. 47, n. 1, p. 6–7, 2016.
[9] – MLAKAR, J. et al. Zika Virus Associated with Microcephaly. New England Journal of Medicine, v. 374, n. 6, p. 1–8, 2016.
[10] – TANG, H. et al. Zika Virus Infects Human Cortical Neural Progenitors and Attenuates Their Growth. Stem Cell, v. 18, p. 1–4, 2016.
[11] – GARCEZ, P. P. et al. Zika virus impairs growth in human neurospheres and brain organoids. PeerJ Preprints, p. 1–22, 2016.